[发明专利]不对称双涡流蜗壳

说明书

一种与集成排气歧管气缸盖20相组合的不对称双涡流涡轮机10被设计用来容纳混合的、径流式或轴流式涡轮机。该不对称双涡流涡轮机10包括第一涡管11和第二涡管12，其中，该第一涡管11大于该第二涡管12并且与该第二涡管12相比具有更大的质量流量。较大的蜗壳增加了流量，抵消了反压，从而在两个蜗壳之间形成均匀平衡的或相等的峰值压力和震动，并在气缸套之间形成气体流的平衡。通过均衡峰值压力、震动及气缸套之间的气体流，可避免气缸套内发动机的自点火，该气缸套将具有最大峰值压力和震动。通过增加较大蜗壳的流量并平衡气缸套之间的气体流，可降低涡轮机的压力差，发动机可更高效地运行，提高燃料经济性。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有申请号为61/908,338、申请日为2013年11月25日名称为“不对称双涡流蜗壳”的美国临时申请的优先权和所有权益，该申请的内容结合本说明作为参考。

技术领域

本公开涉及一种用于内燃机的涡轮增压器的涡轮机蜗壳。更具体地讲，本公开涉及一种涡轮增压器壳体，它具有与一个集成排气歧管气缸盖相组合的不对称双涡流涡轮机蜗壳，该不对称双涡流涡轮机蜗壳被设计用来容纳混合的、径流式或轴流式涡轮机。

背景技术

涡轮增压器是一种与内燃机一起使用的压力感应系统。涡轮增压器将压缩空气递送至发动机进气口，使更多燃料燃烧，进而提高了发动机的功率而不明显增加发动机重量。因此，涡轮增压器允许使用更小的发动机，可产生与更大的普通吸气式发动机相同的功率。在车辆中使用较小的发动机具有减轻车辆重量、提升车辆性能和提高燃料经济性的预期效果。并且，涡轮增压器的使用使输送给发动机的燃料燃烧更为充分，有助于实现减排的高期望目标。

涡轮增压器一般包括与发动机排气歧管连接的涡轮机壳体，与发动机进气歧管连接的压缩机气缸，和设置在涡轮机壳体与压缩机气缸之间并将两者耦合在一起的中心轴承壳体。涡轮机壳体是指围绕涡轮机叶轮并接收发动机排出气体的普通环形腔室、涡管或蜗壳。涡轮机组件通常包括从腔室通向涡轮机叶轮的喷嘴。在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮通过由排气歧管供给的排气流入可旋转地驱动。可转动地支撑在中心轴承壳体内的轴将涡轮机叶轮连接到压缩机气缸中的压缩机叶轮，使得涡轮机叶轮的旋转带动压缩机叶轮的旋转。连接涡轮机叶轮和压缩机叶轮的轴限定了旋转轴的轴线。排气从腔室、涡管或蜗壳通过喷嘴流向涡轮机叶轮并驱动该涡轮机叶轮。因此涡轮机从排气获取功率并驱动压缩机。压缩机通过压缩机气缸的入口接收环境空气，空气经压缩机叶轮压缩后从气缸排放至发动机进气口。当压缩机叶轮旋转时，通过发动机进气歧管递送到发动机气缸的空气密度和空气压力得到增强。

通过发动机排气歧管由气缸排放的排气流涉及排气的一系列短脉冲或脉冲。在多气缸发动机中，通常将气缸分成两个气缸组或气缸排。分在一个气缸排中的气缸将气体排放到一个排气排放管中，而分在另一个气缸排中的气缸将气体排放到另一个单独的排气排放管中。两个排放管然后将排气供给涡轮增压器，使由两个排放管提供的排气流尽可能长时间地分开。

涡轮机入口与涡轮机出口处的压差决定可通过排气涡轮机进行的工作量。涡轮机前压力(涡轮机入口处)比涡轮机后压力(涡轮机出口处)越大，可通过涡轮机/压缩机轴传输的工作量越大。在涡轮机出口处是排气。发动机排气是一种利用各种催化剂、过滤器、和消音器的组合，放置在适当位置以减少排放和噪音的系统。组合部件限制了流量，使涡轮机出口处压力相对于大气升高。然后涡轮机产生额外的压差，使涡轮机入口压力高于涡轮机出口压力。涡轮机利用此压差产生涡轮机功率。虽然涡轮机可恢复此压差以及热排气额外消耗的能量，但是由涡轮机引起的反压升高可增加发动机的泵送工作量，这将降低燃料经济性。需要将涡轮机入口和出口之间的压差降到最低而不影响性能，从而减小反压以及减少发动机的泵送工作量。此外，如果压差变大，则气缸盖排气口压力可克服排气阀弹簧，使多余的热排气在点火前通过排气阀进入气缸，使发动机自点火，在某些情况下导致过早失效。

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